Лекция №5. Геометрическое моделирование (1244999)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Геометрическое моделирование в CADС появлением CAD многократно сократились временные затраты на выполнение работ по созданию всех видов чертежейи другой проектной документации, облегчилась возможность корректировки, тиражирования и повторного использования,повысилась производительность труда и увеличилась его интеллектуальная составляющая. Начался закат эры рутинногоручного черчения, а его непременные атрибуты: кульманы и кальки, светокопировальные столы, готовальни,специализированные карандаши и рапидографы, качественная тушь, изысканная бумага, карандаши, стиральные резинки,ночное черчение и т.п. постепенно уходят в прошлое.Но самое главное: проектирование вышло из плоскости чертежа, оно получило возможности трехмерногомоделирования - появилось 3D.

И специалисты быстро поняли, что трехмерное моделирование открываетдополнительные возможности и в самом проектировании. Например, стали развиваться средства и методики коллективнойработы над общим объектом и системы управления проектом. Образно говоря, к проектировщикам стала возвращатьсяодна большая «голова», в которой раньше помещался весь проект. А электронные средства коммуникацийраспространили компьютерные чертежи по всему миру, сняв проблемы с их пересылкой и позволив эффективно работатьнад проектом в режиме реального времени специалистам, находящимся в разных организациях, городах и даже странах.Множественные требования к проектированию потребовали сопровождение изделия в течение всего периода егосуществования, то есть жизненного цикла.

А почему кто-то должен захотеть отказаться от столь привычного двумерногочертежа? А потому, что работа на основе трехмерной модели дает существенные преимущества во времени подготовкипроизводства и в качестве выпускаемой продукции. Не используя 2D, Boeing сэкономил около 40% на расходах на разработкучертежей, и столько же на подготовку производства, работая только с 3D. Теперь создание типичного чертежа занимает 60часов, а не 105. Система 3D-проектирования самолета Boeing 777 позволила разработчикам сэкономить 15% средств,затраченных на производство, позволяя выявить, например, нестыковку каких-либо деталей и другие ошибки на этапепроектирования.Недостатки: - необходимость архивирования данных САПР в собственном формате.

Хранение до 70 лет инженерных замыслов,регулярная перезапись на новые носители данных при быстром обновлении ПО, например, Catia каждые 2-3 года.Геометрическое моделирование — совокупность операций и процедур, включающих формирование геометрическоймодели объекта, ее преобразование с целью получения желаемого изображения объекта и определения егогеометрических свойств (координат центра масс, моменты инерции, объем и масса). В проектировании в качествеструктурных моделей геометрических схем используют графы, образованные множеством точек и соединяющих их линий.Поэтому и компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

Отдельнымпредметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов ввиртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.Фрактальная графика основана на математических формулах, то есть никаких объектов в памяти компьютера нехранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярныеструктуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты.Растр - точечная (в виде совокупности точек) структура графического изображения при полиграфической и цифровойпечати. Основой растрового представления графики является пиксел с указанием его цвета.

Цифровое изображение —это совокупность пикселей. Каждый пиксел растрового изображения характеризуется координатами x и y и тремяяркостями: красного, синего и зеленого цветов (VR, VB, VG)(x,y). Под градацию яркости обычно отводится 1 байт (256градаций), причем 0 — черный цвет, а 255 — белый (максимальная интенсивность). Для цветного изображения отводитсяпо байту на градации яркостей каждого из трех цветов (человеческий глаз способен различать только 8 бит градаций накаждый цвет, хотя специальная аппаратура может потребовать и более точную передачу цветов).Представление графических элементов в растровой форме требуется для отображения этих элементов на битовую картурастровой видеосистемы.

При редактировании растровой графики редактируются пиксели, а не линии. Растровая графиказависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера.Чем качественнее изображение, тем больше размер файла.Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталейили оттенков. Масштабирование таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количестваточек теряются мелкие детали и деформируются надписи.

Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркостиизображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами.Растровое изображение ближе к фотографии, оно позволяет более точно воспроизводить основные характеристикифотографии: освещенность, прозрачность и глубину резкости. Распространены форматы .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx идр. Размер файла растровой графики сильно зависит от формата выбранного для хранения изображения.

При прочихравных условиях существенное значение имеет схема сжатия изображения. Например, BMP файл имеет, как правило,большие размеры, по сравнению с файлами PCX и GIF, которые в свою очередь больше JPEG файла.В векторной графике базовым элементом изображения является линия, которая обладает формой (прямая, кривая),толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная).

Замкнутые линии приобретают заполнения (текстурой, цветом).Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствамивекторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.Чтобы построить по заданным координатам точек соединяющую их линию, применяются методы интерполяции вместо ломанной строят плавную кривую, заданную аналитически по методу кубических сплайнов, параболическойинтерполяции, кривых Безье. В случае модели Безье условиями сопряжения является прохождение кривой сегментачерез две заданные концевые точки и равенство в этих точках касательных векторов соседних сегментов.

В случае B-сплай нов выполняются условия непрерывности касательного вектора и кривизны (т.е. первой и второй производных) вконцевых точках сегментов. Использование сплайнов обеспечивает высокую степень "гладкости" кривой, хотяпрохождение аппроксимирующей кривой через заданные точки здесь не обеспечивается.Важной составной частью геометрических моделей является описание поверхностей. Если поверхности детали —плоские грани, то модель может быть выражена определенной информацией о гранях, ребрах, вершинахдетали полигональными сетками, если эти поверхности можно аппроксимировать множествами плоских участков.

Прибольших размерах ячеек аппроксимация полигональными сетками сетки дает заметные искажения формы, а при малыхразмерах ячеек оказывается неэффективной по вычислительным затратам.ривые ернштейна- езье были разработаны в 60-х годах XX века независимо друг от друга Пьером езье изавтомобилестроительной компании «Рено» и Полем де астельжо из компании «Ситроен», где применялись для проектированиякузовов автомобилей.Рис. Кривая БезьеВекторный метод - это метод представления изображения в виде совокупности геометрических примитивов - отрезкови дуг, кубиков, шаров и т.

д. Рисунок хранится как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих наборпримитивов.Трехмерная графика по сути является векторной. Изображение хранится в памяти компьютера в виде описанийсоставляющих его объектов. Чтобы объект был трехмерен, его поверхность предварительно строится как каркаснаяконструкция, состоящая из пространственных узловых точек, задаваемых тремя координатами (х, у, z), и ребер,соединяющих узлы. Далее поверхности назначается обтягивающий ее материал, описание свойств которого, помимоцвета и фактуры, включает особенности отражения, рассеивания, преломления и поглощения света.Объект помещается в трехмерную сцену, которая может включать задний план (чаще всего растровое изображение),источники освещения, параметры атмосферы (например, дымка или туман), расположение камеры и характеристики ееобъектива.

Именно через камеру мы и наблюдаем трехмерную сцену. При ее визуализации для каждой точки поверхностиобъекта рассчитывается: видна ли она из точки наблюдения, в которой расположена камера, или перекрывается другимиобъектами; как на нее падает свет от всех источников, как он отражается, преломляется, рассеивается, поглощается икакая часть отраженного света попадает в объектив камеры.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций